一種合成放空氣中的氫氣回收裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種合成放空氣中的氫氣回收裝置，其特征在于；包括冷卻單元、液化單元、復(fù)熱單元；其中，冷卻單元，用于為整個(gè)裝置提供循環(huán)冷卻動(dòng)力源，包括螺桿壓縮機(jī)；液化單元，用于將合成放空氣中的甲烷、氬氣以及部分氮?dú)膺M(jìn)行液化分離操作，分離后的液體甲烷返回至冷卻單元，未被液化的氫氣送入復(fù)熱單元；復(fù)熱單元，用于將氫氣進(jìn)行復(fù)熱操作后收集起來；本實(shí)用新型可應(yīng)用與氫氣回收【技術(shù)領(lǐng)域】，能夠增加塔后放空氣中的氫氣的回收率，降低導(dǎo)入氣甲烷含量到2％以下；能夠有效提高企業(yè)的節(jié)能措施，降低企業(yè)的資源消耗，提高企業(yè)的能源綜合利用。
【專利說明】一種合成放空氣中的氫氣回收裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及氫氣回收術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種合成放空氣中的氫氣回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，對(duì)于能源的利用也不同于以往的年代，所以，現(xiàn)在很多地區(qū)都大力地提倡能源的節(jié)能降耗，減少能源的損耗，增加能源的利用效率，不僅可以更好的造福于人類的子孫后代，更是積極地響應(yīng)了國家關(guān)于可持續(xù)性發(fā)展的指導(dǎo)思想。
[0003]其中，現(xiàn)有企業(yè)中，采用膜提氫裝置回收氫氣至HN壓縮機(jī)三入，甲烷氣送入三氣鍋爐燃燒，塔后放空氣中HN3以水洗塔洗滌回收氨水，氨水分兩路外送，一路送新廠氨精餾，每天送氨水量26噸(貴州宜化接收量)，另一路送半脫工段，約4噸/天?，F(xiàn)有企業(yè)中的膜提氫運(yùn)行狀況:目前運(yùn)行總負(fù)荷5200M3/h，產(chǎn)品氣流量為1700M3/h，產(chǎn)品氣中氫氣含量為84%,甲烷含量為10%，其氫氣回收率僅60%。因產(chǎn)品氫氣中甲烷含量高，這些甲烷在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，重復(fù)放空，增加電耗。
[0004]特別說明的是:為了提高膜提氫產(chǎn)品氣含量將膜由并聯(lián)運(yùn)行改為了串聯(lián)運(yùn)行，5200方處理氣為洗氨后流量，洗氨前流量為5200X (1+5%) = 5460方(5%為氨含量)，根據(jù)分析氨槽馳放氣H2含量高達(dá)50 %，正常情況下應(yīng)為20 %，事實(shí)上膜提氫處理能力已無法滿足現(xiàn)在合成塔后負(fù)荷，合成氨系統(tǒng)內(nèi)甲烷部分通過放氨串氣進(jìn)入貯槽馳放氣，這是貯槽馳放氣中H2含量異常的直接原因。塔后放空氣進(jìn)入貯槽馳放氣量約為3200X30% 56%=1714(3200為貯槽馳放氣流量，30%為放氨串氣增加含量，56%為塔后放空氣中氫氣含量)。因此貴州興化在38機(jī)負(fù)荷下實(shí)際合成塔后放空量為:5460+1714 = 7174M3/h。其中，維修費(fèi)I萬/年，換膜費(fèi)用為10萬元/條，較貴，因此一直未對(duì)損壞的膜進(jìn)行更換，在沒有任何人為及工藝異常因素情況下一條膜可使用10年，但實(shí)際情況下影響因素多，比如軟水泵跳閘導(dǎo)致氨含量超標(biāo)，連鎖失效等等，有些膜甚至使用不到I年便遭到損壞，我廠共計(jì)10條膜，若每年更換一條膜，加上日常維修費(fèi)用，約11萬/年。因此，現(xiàn)有技術(shù)中涉及合成放空氣中的氫氣回收率低，且含有部分雜質(zhì)氣體。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是提供一種合成放空氣中的氫氣回收裝置；能夠增加塔后放空氣中的氫氣的回收率，降低導(dǎo)入氣甲烷含量到2%以下；能夠有效提高企業(yè)的節(jié)能措施，降低企業(yè)的資源消耗，提高企業(yè)的能源綜合利用。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種合成放空氣中的氫氣回收裝置，其特征在于；包括冷卻單元、液化單元、復(fù)熱單元；其中，
[0007]冷卻單元，用于為整個(gè)裝置提供循環(huán)冷卻動(dòng)力源，包括螺桿壓縮機(jī)；
[0008]液化單元，用于將合成放空氣中的甲烷、氬氣以及部分氮?dú)膺M(jìn)行液化分離操作，分離后的液體甲烷返回至冷卻單元，未被液化的氫氣送入復(fù)熱單元；[0009]復(fù)熱單元，用于將氫氣進(jìn)行復(fù)熱操作后收集起來。
[0010]上述氫氣回收裝置還可具有如下特點(diǎn)；所述冷卻單元包括螺桿壓縮機(jī)。
[0011]上述氫氣回收裝置還可具有如下特點(diǎn)；所述液化單元與所述冷卻單元之間設(shè)置有節(jié)流閥，
[0012]所述分離后的液體甲烷經(jīng)所述節(jié)流閥返回至冷卻單元。
[0013]上述氫氣回收裝置還可具有如下特點(diǎn)；還包括膨脹機(jī)，制冷劑氮?dú)馔ㄟ^膨脹機(jī)為所述冷卻單元提供冷量補(bǔ)充。
[0014]上述氫氣回收裝置還可具有如下特點(diǎn)；所述復(fù)熱單元包括換熱器；
[0015]所述未被液化的氫氣通過所述換熱器復(fù)熱回收冷涼后進(jìn)行收集
[0016]本實(shí)用新型上述技術(shù)方案具有如下有益特點(diǎn):
[0017]本實(shí)用新型通過用于為整個(gè)裝置提供循環(huán)冷卻動(dòng)力源，包括螺桿壓縮機(jī)的冷卻單元；用于將合成放空氣中的甲烷、氬氣以及部分氮?dú)膺M(jìn)行液化分離操作，分離后的液體甲烷返回至冷卻單元，未被液化的氫氣送入復(fù)熱單元的液化單元；用于將氫氣進(jìn)行復(fù)熱操作后收集起來的復(fù)熱單元；能夠增加塔后放空氣中的氫氣的回收率，降低導(dǎo)入氣甲烷含量到2 %以下；能夠有效提高企業(yè)的節(jié)能措施，降低企業(yè)的資源消耗，提高企業(yè)的能源綜合利用。
[0018]本申請(qǐng)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本申請(qǐng)而了解。本申請(qǐng)的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
[0021]本實(shí)用新型提供了一種合成放空氣中的氫氣回收裝置，如圖1所示，包括冷卻單元2、液化單元3、復(fù)熱單元4 ;其中，
[0022]冷卻單元2，用于為整個(gè)裝置提供循環(huán)冷卻動(dòng)力源，包括螺桿壓縮機(jī)I ;
[0023]液化單元3，用于將合成放空氣中的甲烷、氬氣以及部分氮?dú)膺M(jìn)行液化分離操作，分離后的液體甲烷返回至冷卻單元，未被液化的氫氣送入復(fù)熱單元；液化單元可以包括分離罐3 ;
[0024]復(fù)熱單元4，用于將氫氣進(jìn)行復(fù)熱操作后收集起來。
[0025]其中，所述冷卻單元2包括螺桿壓縮機(jī)I，所述螺桿壓縮機(jī)I中的制冷劑包括氮?dú)狻?br> [0026]其中，所述液化單元與所述冷卻單元之間設(shè)置有節(jié)流閥，所述分離后的液體甲烷經(jīng)所述節(jié)流閥返回至冷卻單元。
[0027]其中，還包括膨脹機(jī)，制冷劑氮?dú)馔ㄟ^膨脹機(jī)為所述冷卻單元提供冷量補(bǔ)充。
[0028]其中，所述復(fù)熱單元4包括換熱器4 ;所述未被液化的氫氣通過所述換熱器復(fù)熱回收冷涼后進(jìn)行收集。[0029]本實(shí)用新型在實(shí)施例中的具體實(shí)施工藝如下:高壓氫回收裝置通過一臺(tái)螺桿壓縮機(jī)以氮?dú)庾鰹橹评鋭h(huán)制冷，將合成放空氣中的甲烷、氬氣及部分氮?dú)庖夯?，然后分離。分離后的液體甲烷、氬氣及部分氮?dú)馔ㄟ^節(jié)流閥返回冷箱，發(fā)揮液體的蒸發(fā)潛熱為合成放空氣液化提供冷量，沒有被液化的氫氣通過換熱器復(fù)熱回收冷涼后進(jìn)入HN壓縮機(jī)六段進(jìn)口。由于液化后的甲烷、氬氣及氮?dú)庥种匦逻M(jìn)行了氣化復(fù)熱。所以外界供給整個(gè)裝置的冷量只要能克服冷量損失就滿足了。冷量損失部分靠氮?dú)鈮嚎s機(jī)循環(huán)氮?dú)馊缓笸ㄟ^膨脹機(jī)制冷維持。
[0030]優(yōu)選地，本實(shí)用新型高提供的裝置中氫氣回收主要指標(biāo)及效益分析如下所示:
[0031]氨以氣氨形式回收，回收壓力0.2MPa，回收至冰機(jī)進(jìn)口 ；甲烷氣以氣態(tài)形式回收，回收壓力≤0.2MPa，回收到三氣鍋爐；HN氣送入壓縮機(jī)六段進(jìn)口，回收壓力6.5至7MPa。其氫氣回收率在95%以上，氫氣純度90%以上。此裝置最大的優(yōu)勢(shì)在于其回收出的氫氣壓力較高可達(dá)6.5至8.0MPa，而且氫氣中的甲烷及氬氣等惰性氣體含量均在1%以下。
[0032]效益分析說明:每小時(shí)平均產(chǎn)生放空氣為7556Nm3 ；電價(jià)0.38元/度；合成放空氣氫氣含量56%，甲烷25%，氨5%，惰性氣4%，氮?dú)?0% ;高壓氫回收裝置回收率95% ;氫氮?dú)馍龎核韫β拾垂?N = 1.1XQ/10[1 Og(VP1)]進(jìn)行估算。N:軸功率(Kff)，Q:HN氣流量(NM3/h)，P2:升壓后壓力(MPa)，Pl:升壓前壓力(MPa)；甲烷燃燒熱為50009.3KJ/Kg，折合35816.9KJ/M3 ;氫氣燃燒熱為119950.4KJ/Kg，折合10795.5KJ/M3，采用高壓氫回收后送往三氣鍋爐氫氣將少:4020-5200 X 56% X60%= 2272.8M3/h，送往三氣鍋爐甲烷將至少增加5%，約為60M3/h。
[0033]效益分析表:
[0034]
【權(quán)利要求】
1.一種合成放空氣中的氫氣回收裝置，其特征在于；包括冷卻單元、液化單元、復(fù)熱單元；其中， 冷卻單元，用于為整個(gè)裝置提供循環(huán)冷卻動(dòng)力源，包括螺桿壓縮機(jī)； 液化單元，用于將合成放空氣中的甲烷、氬氣以及部分氮?dú)膺M(jìn)行液化分離操作，分離后的液體甲烷返回至冷卻單元，未被液化的氫氣送入復(fù)熱單元； 復(fù)熱單元，用于將氫氣進(jìn)行復(fù)熱操作后收集起來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣回收裝置，其特征在于；所述冷卻單元包括螺桿壓縮機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣回收裝置，其特征在于；所述液化單元與所述冷卻單元之間設(shè)置有節(jié)流閥， 所述分離后的液體甲烷經(jīng)所述節(jié)流閥返回至冷卻單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣回收裝置，其特征在于；還包括膨脹機(jī)，制冷劑氮?dú)馔ㄟ^膨脹機(jī)為所述冷卻單元提供冷量補(bǔ)充。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣回收裝置，其特征在于；所述復(fù)熱單元包括換熱器； 所述未被液化的氫氣通過所述換熱器復(fù)熱回收冷涼后進(jìn)行收集。
【文檔編號(hào)】C01B3/50GK203486895SQ201320549480
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】翟道兵, 田維略, 陳繼峰, 劉寬勇, 余貴連 申請(qǐng)人:貴州興化化工股份有限公司